Ізомерія карбонових кислот
1. Для аліфатичних кислот – ізомерія вуглеводневого радикалу.
2. Для ароматичних - ізомерія положення замісника при бензольному кільці.
3. Міжкласова ізомерія з естерами (наприклад, CH3COOH і HCOOCH3).
Одержання
окиснення первинних спиртів і альдегідів киснем в присутності каталізаторів KMnO4; K2Cr2O7:
|
|
|
|
O |
|
|
O |
|
|
|
// |
|
|
// |
|
R- |
-CH2OH |
–[O] R– |
– C |
|
–[O] R- |
-C |
|
|
|
|
\ |
|
|
\ |
|
|
|
|
|
H |
|
|
OH |
первинний спирт |
|
альдегід |
|
кислота |
2) промисловий синтез мурашиної кислоти:
a) каталітичне окиснення Метану
2CH4 + 3O2 ––t 2H–COOH + 2H2O
б) нагріванням оксиду вуглецю (II) з гідроксидом натрію
CO + NaOH ––p;200C H–COONa ––H2SO4 H–COOH
3) Промисловий синтез оцтової кислоти:
a) каталітичне окиснення Бутану
2CH3–CH2–CH2–CH3 + 5O2 ––t 4CH3COOH + 2H2O
б) нагріванням суміші оксиду вуглецю (II) і метанолу на каталізаторі під тиском
CH3OH + CO CH3COOH
4) окисненням гомологів бензолу синтезують ароматичні кислоти:
5 + 6KMnO4 + 9H2SO4 ––t 5 + K2SO4 + 6MnSO4 + 14H2O
толуол бензойна
кислота
5) гідроліз функціональних похідних (складних ефірів, ангідридів, галогенангідридів, амідів).
СH3COOС2Н5 ––t, Н2О СH3COOН + С2Н5ОН
етилацетат етанова кислота етанол
Хімічні властивості
1. Через зсув електронної густини від гідроксильної групи O–H до сильно поляризованої карбонільної групи C=O молекули карбонових кислот здатні до електролітичної дисоціації:
R–COOH R–COO- + H+
Сила карбонових кислот у водному розчині невелика.
2. Карбонові кислоти володіють властивостями, характерними для мінеральних кислот. Вони реагують з активними металами, основними оксидами, основами, солями слабких кислот:
2СH3COOH + Mg (CH3COO)2Mg + H2
2СH3COOH + СaO (CH3COO)2Ca + H2O
H–COOH + NaOH H–COONa + H2O
2СH3CH2COOH + Na2CO3 2CH3CH2COONa + H2O + CO2
СH3CH2COOH + NaHCO3 CH3CH2COONa + H2O + CO2
Карбонові кислоти слабшіі за багато сильних мінеральних кислот (HCl, H2SO4 і т.д.) і тому витісняються ними з солей:
СH3COONa + H2SO4(конц.) ––t CH3COOH + NaHSO4
3. Утворення функціональних похідних:
a) при взаємодії із спиртами (у присутності концентрованої H2SO4) утворюються складні ефіри. Утворення складних ефірів при взаємодії кислоти і спирту у присутності мінеральних кислот називається реакцією ЕСТЕРИФІКАЦІЇ (ester з латинського "ефір"). Дану реакцію розглянемо на прикладі утворення метилового ефіру оцтової кислоти з оцтової кислоти і метилового спирту:
CH3– –OH оцтова кислота + HO–CH3 метиловый спирт
CH3– –OCH3 метиловиий ефір оцтової кислоти + H2O
Загальна формула складних ефірів (естерів) R– –OR’ , де R і R' – вуглеводневі радикали в складних ефірах.
Зворотною реакцією є гідроліз складного ефіру (ОМИЛЕННЯ):
CH3– –OCH3 + HO–H CH3– –OH + CH3OH
метилацетат етанова кислота метанол
Як видно, процес етерифікації оборотний:
CH3– –OH + HO–CH3 CH3– –OCH3 + H2O
При настанні хімічної рівноваги в реакційній суміші знаходитимуться як початкові, так і кінцеві речовини. Каталізатор (іони водню) – однаково прискорюють пряму і зворотну реакції, тобто досягнення рівноваги. Щоб зсунути рівновагу у бік утворення естеру, слід брати в надлишку початкові кислоту або спирт, або видаляти один з продуктів реакції зі сфери взаємодії – наприклад, відганяючи естер або зв'язуючи воду водовіднімаючими засобами.
б) при дії водовіднімаючих реагентів в результаті міжмолекулярної дегідратації утворюються ангідриди:
CH3– –OH + H–O– –CH3 ––(P2O5) CH3– –O– –CH3 + H2O
оцтовий ангідрид
c) при обробці карбонових кислот п'ятихлористим фосфором одержують хлорангідриди
CH3– –OH + PCl5 CH3– –Cl + POCl3 + HCl
хлорангідрид
оцтової кислоти
Гідроліз всіх функціональних похідних карбонових кислот (ангидридів, хлорангидридів, складних ефірів і ін.) приводить в кислому середовищі до початкових карбонових кислот, а в лужному середовищі – до їх солей.
4. Галогенування. При дії галогенів (у присутності червоного фосфору) утворюються -галогензаміщені кислоти
|
|
|
CH3–CH2–COOH ––Br2;(P) CH3– |
CH–COOH + HBr I Br |
|
|
-бромпропіонова кислота 2-бромпропанова кислота |
Галогензаміщені кислоти – більш сильні кислоти, ніж карбонові, за рахунок електроноакцепторних властивостей атома галогену.
До ненасичених карбонових кислот відносяться карбонові кислоти, які містять у вуглеводному радикалі кратний зв'язок. В номенклатурі ненасичених кислот широко використовують тривіальні назви. За ІЮПАК назви ненасичених кислот утворюють аналогічно насиченим, використовуючи суфікс –ен для позначення подвійного зв'язку і суфікси –ин для позначення потрійного.
Реакційна здатність ненасичених монокарбонових кислот зумовлена наявністю в їх структурі карбоксильної групи, зокрема, вони утворюють солі, галогенангідриди, ангідриди, естери, аміди. По кратному зв'язку у вуглеводневому радикалі ненасичені кислоти мають властивості алкенів (алкінів).
ВИЩІ КАРБОНОВІ КИСЛОТИ були виділені з жирів, тому одержали назву жирних. Ці з'єднання (ВЖК) входять до складу багатьох ліпідів – групи речовин, що містяться в тваринних і рослинних тканинах, що виконують ряд важливих функцій не розчинних у воді, але розчинних в малополярних розчинниках. ВЖК, в більшості, монокарбонові кислоти з нерозгалуженим вуглецевим ланцюгом і парним числом атомів Карбону (частіше всього 16 і 18 атомів). ВЖК проявляють хімічні властивості, характерні для карбонових кислот взагалі.
У ліпідах організму людини ВЖК можуть бути представлені насиченими (стеаринова, пальмітинова) і ненасиченими (олеїнова, лінолева, линоленова, арахідонова) кислотами, рідше – циклічними і гідроксикислотами. Особливо важлива роль поліненасичених лінолевої і ліноленової кислот як сполук, незамінних для людини. Вони сприяють зниженню в крові холестеролу – одного з чинників розвитку атеросклерозу.